《室內(nèi)照明設(shè)計(jì)》（熊杰）794-5 教案 第1節(jié) 光的性質(zhì)及量度

PAGE6PAGE6PAGE7PAGE7《室內(nèi)照明設(shè)計(jì)》教案課時(shí)分配表章序課程內(nèi)容課時(shí)備注1人與光環(huán)境42室內(nèi)照明光源23室內(nèi)照明燈具24室內(nèi)照明設(shè)計(jì)原理25室內(nèi)照明設(shè)計(jì)方法46住宅空間照明設(shè)計(jì)27公共空間照明設(shè)計(jì)10合計(jì)26文旌課堂APP課題光的性質(zhì)及量度課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）了解光的電磁屬性和物理屬性（2）掌握光通量、照度、發(fā)光強(qiáng)度和亮度的概念及公式素質(zhì)目標(biāo)：注重學(xué)思結(jié)合、知行合一，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：光的電磁屬性和物理屬性教學(xué)難點(diǎn)：光通量、照度、發(fā)光強(qiáng)度的相關(guān)公式教學(xué)方法案例分析法、問(wèn)答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)第1節(jié)課：→→→→傳授新知（23min）→課堂討論（10min）第2節(jié)課：→25min）→課堂討論（10min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過(guò)程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖第一節(jié)課課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，讓其提醒同學(xué)通過(guò)文旌課堂APP或其他學(xué)習(xí)軟件，完成課前任務(wù)請(qǐng)大家了解光的相關(guān)知識(shí)，思考人與光環(huán)境的關(guān)系。【學(xué)生】完成課前任務(wù)通過(guò)課前任務(wù)，使學(xué)生了解所學(xué)課程，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況新課預(yù)熱

（5min）【教師】自我介紹，與學(xué)生簡(jiǎn)單互動(dòng)，介紹課程內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)等“室內(nèi)照明設(shè)計(jì)”是室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)和環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的一門主干課程。課程從人與光環(huán)境、室內(nèi)照明光源、室內(nèi)照明燈具、室內(nèi)照明設(shè)計(jì)原理、室內(nèi)照明設(shè)計(jì)方法、住宅空間照明設(shè)計(jì)和公共空間照明設(shè)計(jì)等多個(gè)方面展開(kāi)講解，系統(tǒng)地闡述了室內(nèi)照明設(shè)計(jì)的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧。【學(xué)生】聆聽(tīng)、互動(dòng)通過(guò)老師自我介紹，與學(xué)生相互熟悉，并讓學(xué)生了解這門課的大致要求問(wèn)題導(dǎo)入（5min）【教師】隨機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題：什么是光？為什么要學(xué)習(xí)室內(nèi)照明設(shè)計(jì)？【學(xué)生】思考、舉手回答通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入的方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知

（23min）【教師】通過(guò)學(xué)生的回答引入要講的知識(shí)，講解光的性質(zhì)一、光的電磁屬性【教師】請(qǐng)學(xué)生掃碼觀看微課“什么是光”（詳見(jiàn)教材），并回答以下問(wèn)題：光有什么特點(diǎn)？具有哪些屬性？【學(xué)生】聆聽(tīng)、觀看、思考、回答問(wèn)題【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解新知光是人類肉眼可見(jiàn)的一種電磁波，也稱可見(jiàn)光譜。通常情況下，光總是以光源為中心，以電磁波的形式沿直線向四周傳播，光的這種傳播方式和過(guò)程稱為輻射。光的傳播不需要介質(zhì)。電磁波的波長(zhǎng)范圍極其廣闊，可見(jiàn)光只是電磁波譜中的一小部分，波長(zhǎng)范圍為380～780nm。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)差異會(huì)導(dǎo)致人產(chǎn)生不同的色覺(jué)。【教師】多媒體展示“可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍及對(duì)應(yīng)顏色”圖片（詳見(jiàn)教材），講解太陽(yáng)光的分解人們看到的太陽(yáng)光為白色，實(shí)際上只是看到了太陽(yáng)所發(fā)出的波長(zhǎng)在380～780nm范圍內(nèi)的光，以及這些光混合后的顏色。如果把太陽(yáng)光進(jìn)行分解，就可以看到其在不同波段所呈現(xiàn)出來(lái)的不同色彩，按波長(zhǎng)依次表現(xiàn)為紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅7種顏色。【知識(shí)鏈接】nm是長(zhǎng)度單位，1nm=10-6mm=10-9m。二、光的物理屬性自然界的萬(wàn)物都在光的作用下呈現(xiàn)，而光的物理屬性由被照物體的特性表現(xiàn)出來(lái)。（一）反射反射是光傳播到不同物質(zhì)時(shí)，在分界面上改變傳播方向又返回原來(lái)物質(zhì)中的現(xiàn)象?！窘處煛慷嗝襟w展示“鏡面反射”和“漫反射”圖片（詳見(jiàn)教材），并提出問(wèn)題：這兩種反射有什么區(qū)別？【學(xué)生】聆聽(tīng)、觀察、思考、回答問(wèn)題【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解新知鏡面反射：指平行光線射到光滑表面（如拋光的大理石或鏡子等）上時(shí)，光線會(huì)平行地向一個(gè)方向反射出來(lái)。鏡面反射的光線集中，容易使人感到刺眼。漫反射：指平行光線射到粗糙的表面（如石膏或墻紙等）上時(shí)，光線向各個(gè)方向反射出去。（二）折射【教師】多媒體展示折射現(xiàn)象圖片（詳見(jiàn)教材），詳細(xì)講解折射的基本知識(shí)折射是光從一種透明介質(zhì)斜射入另一種透明介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生變化的現(xiàn)象。當(dāng)光線穿過(guò)玻璃棱鏡時(shí)，白光會(huì)因折射而分成7種顏色的光，這是因?yàn)殚L(zhǎng)波長(zhǎng)的光（紅光）的彎折程度要小于短波長(zhǎng)的光（紫光）。生活中，雨后初晴時(shí)人們看到的彩虹就是光在大氣層中的折射現(xiàn)象。（三）透射透射是入射光經(jīng)過(guò)折射穿過(guò)物體的光學(xué)現(xiàn)象。被透射的物體稱為透明體或半透明體，如玻璃、濾色片等。【知識(shí)鏈接】材料的透光性能取決于它的分子結(jié)構(gòu)和它本身的厚度。材料透射光的分布形式主要包括規(guī)則透射、定向擴(kuò)散投射、漫透射和均勻漫透射4種，如圖1-6所示。透明材料屬于規(guī)則透射，在入射光的背側(cè)可以清晰地看見(jiàn)光源與物像；凹凸不平的壓花玻璃屬于定向擴(kuò)散透射，透射光線偏離原方向，使光源影像模糊不清；磨砂玻璃是典型的漫透射；乳白玻璃具有均勻漫透射的特性，整個(gè)透光面亮度均勻，完全看不見(jiàn)背側(cè)的光源和物像，是做燈具濾光片的首選材料。（四）吸收【教師】提出問(wèn)題：光會(huì)被吸收嗎？【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解新知吸收是物質(zhì)從一種介質(zhì)相進(jìn)入另一種介質(zhì)相的現(xiàn)象。當(dāng)光線通過(guò)任何一種介質(zhì)時(shí)，一部分被反射，一部分被透射，還有一部分則被吸收。通常，顏色深的表面比顏色淺的表面吸收更多的光?！緦W(xué)生】聆聽(tīng)、思考、理解、記錄通過(guò)教師講解和課堂討論等方式，使學(xué)生了解光的電磁屬性和物理屬性等相關(guān)知識(shí)課堂討論（10min）【教師】請(qǐng)學(xué)生分組圍繞以下問(wèn)題開(kāi)展討論光的物理屬性能夠應(yīng)用在生活中哪些地方？【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、討論、由小組代表發(fā)言【教師】聆聽(tīng)并總結(jié)學(xué)生的發(fā)言通過(guò)小組討論，幫助學(xué)生鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，加深對(duì)光的物理屬性的理解第二節(jié)課問(wèn)題導(dǎo)入（5min）【教師】提出以下問(wèn)題：如何評(píng)估光的亮度標(biāo)準(zhǔn)？【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題用問(wèn)題導(dǎo)入，讓學(xué)生主動(dòng)探究新知，激發(fā)學(xué)生的求知欲傳授新知（25min）【教師】通過(guò)大家的發(fā)言，引入新的知識(shí)點(diǎn)，講解光的量度相關(guān)知識(shí)一、光通量?【教師】提出問(wèn)題：什么是光通量？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解新知光通量是指光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光的總量。它是根據(jù)人眼對(duì)光的感覺(jué)來(lái)評(píng)價(jià)的。光通量的符號(hào)為Φ，單位為流明（lm）。【知識(shí)鏈接】在國(guó)際單位制中，流明是一個(gè)導(dǎo)出單位，1lm是發(fā)光強(qiáng)度為1cd（坎德拉，又稱燭光，1cd相當(dāng)于1支普通蠟燭的發(fā)光強(qiáng)度）的均勻點(diǎn)光源在lsr（立體角，半徑為1m的圓球上1m2球冠所對(duì)應(yīng)的球錐所代表的角度，其對(duì)應(yīng)界面的圓心角約為65°）內(nèi)發(fā)出的光通量。在照明工程中，光通量是用來(lái)衡量光源發(fā)光能力的基本量。相同電功率的光源在同一時(shí)間內(nèi)消耗的電能是相等的，但其輻射出的光通量卻相差甚遠(yuǎn)。電光源所發(fā)出的光通量Φ與其消耗的電功率P的比值稱為該電光源的發(fā)光效率η，即η=Φ/P發(fā)光效率（簡(jiǎn)稱光效）的單位為流明/瓦（lm/W）。由公式可知，每瓦電力所發(fā)出的光通量越大，光源的發(fā)光效率越高。二、照度照度即光照強(qiáng)度，是指投射在物體表面單位面積上的光通量。其公式為E=Φ/A式中：E為受照面的照度，lx；Φ表示受照面的光通量，lm；A表示受照面的面積，m2。照度的單位是勒克斯（lx）。1lx是1lm的光通量均勻照射在1m2面積上所產(chǎn)生的照度。【知識(shí)鏈接】照度是照明工程各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中最常用的物理量。事實(shí)上，要想知道生活中各種電光源的光通量，除了查看產(chǎn)品說(shuō)明外，還可以用專業(yè)的儀器來(lái)測(cè)量，這種儀器就是照度計(jì)。照度計(jì)可用于室內(nèi)、車間、舞臺(tái)、攝影棚等各種場(chǎng)合的照度測(cè)量。三、發(fā)光強(qiáng)度【教師】多媒體展示“發(fā)光強(qiáng)度示意圖”，詳細(xì)講解發(fā)光強(qiáng)度的相關(guān)知識(shí)發(fā)光強(qiáng)度簡(jiǎn)稱光強(qiáng)，是指光源在指定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，如圖1-9所示。其符號(hào)為I，單位為坎德拉（cd）。其公式為Iθ=Φ/ω式中：Iθ表示在θ方向上的光強(qiáng)，cd；Φ表示球面所接受的光通量，lm；ω表示球面所對(duì)應(yīng)的立體角，sr。通俗地說(shuō)，發(fā)光強(qiáng)度就是光源所發(fā)出的光的強(qiáng)弱程度。光強(qiáng)是光源本身特有的屬性，僅與方向有關(guān)，而與到光源的距離無(wú)關(guān)，常用于說(shuō)明光源發(fā)出的光通量在空間各方向或在選定方向上的分布密度。例如，一個(gè)40W的白熾燈發(fā)出350lm的光通量，它的平均光強(qiáng)為350/4π≈28cd。四、亮度亮度是用來(lái)表示物體表面發(fā)光（或反光）強(qiáng)弱的物理量，即發(fā)光體（或反光體）在視線方向單位投影面積上的發(fā)光（或反光）強(qiáng)度。亮度用符號(hào)L表示，單位為坎德拉每平方米（cd/m2）。?【教師】提出問(wèn)題：在光源確定的情況下，哪些因素可以決定物體的亮度？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解新知亮度與人的視覺(jué)功能有一定的關(guān)系，在光源確定的情況下，發(fā)光體或反光體的透光效果（或反光效果）決定了其亮度。例如，在同一光源下，并排放置一個(gè)黑色物體和一個(gè)白色物體，兩物體的照度相同，但是由于白色物體反光效果好，所以看起來(lái)更亮。因此，在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中，要充分考慮環(huán)境中各界面及物體的色彩特性，針對(duì)性地進(jìn)行燈光的組織，以調(diào)節(jié)總體照明效果。【知識(shí)鏈接】光的4個(gè)量度的關(guān)系光通量表示光源輻射能量的大小，發(fā)光強(qiáng)度用來(lái)描述光通量在空間的分布密度，照度說(shuō)明受照物體的照明條件，亮度則表示光源或受照物體表面的明暗差異?？傊鲜?個(gè)光的量度有不同的應(yīng)用領(lǐng)域，均用專門的光度儀器進(jìn)行測(cè)量，并且可以相互換算。?！緦W(xué)生】聆聽(tīng)、思考、理解、記錄通過(guò)教師講解和課堂討論等方式，讓學(xué)生了解光通量、照度、發(fā)光強(qiáng)度和亮度等相關(guān)知識(shí)課堂討論（10min）【教師】請(qǐng)學(xué)生分組圍繞以下問(wèn)題開(kāi)展討論當(dāng)我們用手電筒照射地面時(shí)，如果手電筒放低一些，地面就被照得比較亮；抬高一些，地面就稍暗。你能用光的照度來(lái)解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？聆聽(tīng)、思考、小組討論、由小組代表發(fā)言【教師】聆聽(tīng)并總結(jié)學(xué)生發(fā)言通過(guò)小組討論，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡(jiǎn)要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)本節(jié)課學(xué)習(xí)了光的性質(zhì)和量度，包括光的電磁屬性、光的物理屬性、光通量、照度、發(fā)光強(qiáng)度和亮度等知識(shí)，希望大家在課下多復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，為后面的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。【學(xué)生】總結(jié)回顧